Космический маяк в сердце Млечного Пути: учёные нашли намёк на пульсар рядом с чёрной дырой

В центре нашей Галактики, в непосредственной близости от сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A*, возможно, скрывается пульсар — быстро вращающееся ядро древней звезды. Если сигнал подтвердится, астрономы получат уникальный инструмент для проверки общей теории относительности Эйнштейна с беспрецедентной точностью.

Пульсары — это нейтронные звёзды, работающие как космические маяки. С каждым оборотом они посылают в пространство узкий луч радиоволн, и если луч проходит мимо Земли, мы видим строго периодическую вспышку. Предполагаемый объект совершает один оборот всего за 8,19 миллисекунды и находится в опасной близости от чёрной дыры массой в 4 миллиона солнц.

Исследование опубликовано в понедельник (9 февраля) в The Astrophysical Journal. Руководитель работы — Карен Перес, постдок SETI Institute, выполнившая анализ ещё во время учёбы в докторантуре Колумбийского университета.

«Мы с нетерпением ждём новых наблюдений, которые подтвердят природу этого кандидата, — говорит Перес. — Если это действительно пульсар, мы сможем использовать его для тончайших проверок общей теории относительности».

Искривлённое время, задержанный свет

Общая теория относительности Эйнштейна учит нас: гравитация — это не сила, а геометрия. Массивные тела искривляют ткань пространства-времени, и всё, что движется рядом, подчиняется этим искривлениям.

Если пульсар действительно находится на орбите вокруг Стрельца A*, его сигнал станет идеальным зондом для измерения параметров этого искривления. Во-первых, гравитация чёрной дыры будет слегка возмущать строгую периодичность вращения — в «стуке» маяка появятся крошечные аномалии, по которым можно восстановить карту гравитационного поля.

Во-вторых, сами импульсы, проходя вблизи чудовищной массы, будут отклоняться от прямого пути и запаздывать. Это эффект Шапиро, предсказанный Эйнштейном и многократно проверенный в Солнечной системе, но в окрестностях чёрной дыры он проявится с колоссальной, ранее недоступной силой.

«Искривление пространства-времени заставит импульсы приходить к нам с задержкой, — поясняет соавтор исследования Славко Богданов, научный сотрудник Колумбийской астрофизической лаборатории. — Анализируя эти задержки, мы сможем буквально „взвесить“ чёрную дыру и проверить, нет ли расхождений с теорией».

Охота «Прорыва»

Сигнал был обнаружен в рамках инициативы Breakthrough Listen — крупнейшей в истории программы поиска внеземных цивилизаций. Данные, собранные в ходе обзора галактического центра, выложены в открытый доступ. «Это позволяет исследователям по всему миру проводить независимый анализ и искать собственные научные задачи», — подчёркивают авторы.

В ожидании второго щелчка

Пока учёные осторожны. Обнаруженный сигнал — лишь кандидат. Чтобы уверенно назвать его пульсаром, необходимо поймать несколько строго периодических импульсов и убедиться, что источник не даёт сбоев. Но именно это в центре Галактики сделать сложнее всего.

Окрестности Стрельца A* — зона космического хаоса. Плотные облака ионизированного газа рассеивают радиоволны, превращая чёткий сигнал в размытое пятно. Именно поэтому до сих пор в самом сердце Млечного Пути не найден ни один пульсар, хотя теоретически их там должны быть сотни. Если подтвердится хотя бы один — это откроет новое окно в физику.

«Такой объект станет не просто очередным пульсаром, — объясняет Богданов. — Это будет единственный пульсар в непосредственной близости от сверхмассивной чёрной дыры. Лаборатория, которую не построить на Земле».

Остаётся ждать новых наблюдений. Телескопы уже нацелены на центр Галактики. Если повезёт, следующий щелчок космического маяка принесёт не просто подтверждение, а ключ к разгадке того, как устроено пространство-время в самом экстремальном месте нашего космического дома.